بنية واجهة رقمية

تُعدّ بنية الواجهة الافتراضية ( VIA ) نموذجًا مجردًا لشبكة على مستوى المستخدم بدون نسخ، وهي الأساس لتقنيات InfiniBand وiWARP وRoCE. وقد صُممت VIA الأصلية من قِبل مايكروسوفت وإنتل وكومباك ، وسعت إلى توحيد واجهة تقنيات الشبكات عالية الأداء المعروفة باسم شبكات منطقة النظام (SANs؛ لا ينبغي الخلط بينها وبين شبكات منطقة التخزين ).

تُعدّ الشبكات مورداً مشتركاً. ومع واجهات برمجة تطبيقات الشبكة التقليدية، مثل واجهة برمجة تطبيقات Berkeley socket ، يتدخل نظام التشغيل في كل عملية اتصال شبكي. وهذا يُشكّل عائقاً كبيراً أمام الأداء عندما يكون زمن الاستجابة عاملاً مهماً.

من التطورات الكلاسيكية في أنظمة الحوسبة الذاكرة الافتراضية ، وهي مزيج من المكونات المادية والبرمجية التي تخلق وهم وجود ذاكرة خاصة لكل عملية. وفي السياق نفسه، يمكن الوصول إلى واجهة شبكة افتراضية محمية عبر حدود العمليات على مستوى المستخدم. باستخدام هذه التقنية، يدير "المستهلك" مخازنه المؤقتة وجدول اتصالاته، بينما يتولى "المزود" مسؤولية الحماية.

وبالتالي، توفر بطاقة واجهة الشبكة (NIC) "شبكة خاصة" للعملية، ويُسمح عادةً للعملية بامتلاك عدة شبكات من هذا النوع. تشير الواجهة الافتراضية (VI) لـ VIA إلى هذه الشبكة، وهي مجرد وجهة لطلبات اتصال المستخدم. يتم الاتصال عبر زوج من الواجهات الافتراضية، واحدة على كل عقدة معالجة مشاركة في الإرسال. في اتصال "تجاوز النواة"، يدير المستخدم مخازنه المؤقتة بنفسه.

من سمات الشبكات التقليدية وضع البيانات الواردة في مخزن مؤقت مُخصص مسبقًا، ثم نسخها إلى الوجهة النهائية التي يحددها المستخدم. قد يستغرق نسخ الرسائل الكبيرة وقتًا طويلاً، لذا يُعدّ إلغاء هذه الخطوة مفيدًا. ومن التطورات الكلاسيكية الأخرى في أنظمة الحوسبة الوصول المباشر إلى الذاكرة (DMA)، حيث يمكن للجهاز الوصول إلى الذاكرة الرئيسية مباشرةً بينما يكون المعالج المركزي (CPU) متفرغًا لأداء مهام أخرى.

في شبكة تستخدم تقنية الوصول المباشر للذاكرة عن بُعد ( RDMA )، تستخدم بطاقة الشبكة المُرسِلة تقنية الوصول المباشر للذاكرة (DMA) لقراءة البيانات من المخزن المؤقت الذي يُحدده المستخدم، ثم تُرسلها كرسالة مستقلة عبر الشبكة. بعد ذلك، تستخدم بطاقة الشبكة المُستقبِلة تقنية DMA لوضع البيانات في المخزن المؤقت الذي يُحدده المستخدم. لا توجد عملية نسخ وسيطة، وتتم جميع هذه العمليات دون تدخل وحدة المعالجة المركزية، مما يُقلل من استهلاكها.

لكي تتمكن بطاقة الشبكة من الوصول إلى البيانات عبر الوصول المباشر إلى الذاكرة (DMA)، يجب أن تكون صفحة المستخدم موجودة في الذاكرة. في معالجات VIA، يجب على المستخدم تثبيت مخازن البيانات المؤقتة قبل الإرسال، وذلك لمنع نظام التشغيل من نقل الصفحة إلى القرص. هذا الإجراء - وهو من الإجراءات القليلة التي تشمل نواة النظام - يربط الصفحة بالذاكرة الفعلية. ولضمان أن العملية التي تملك الذاكرة المسجلة فقط هي التي يمكنها الوصول إليها، تتطلب بطاقات الشبكة VIA مفاتيح أذونات تُعرف باسم "علامات الحماية" أثناء الاتصال.

باختصار، يُعدّ VIA معيارًا يُحدد تجاوز النواة وRDMA في الشبكة. كما يُحدد مكتبة برمجية تُسمى "VIPL". وقد تم تطبيقه، لا سيما في cLAN من Giganet (التي تُعرف الآن باسم Emulex ). مع ذلك، تكمن المساهمة الرئيسية لـ VIA في توفير أساس لمعايير InfiniBand و iWARP وRoCE.

• خادم المصادقة

• ملاحظات Usenix حول VIA
• كتاب عن تقنية VIA من إنتل